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  • Neue G6 HV LiPos (4,35 Volt/Zelle) von Lindinger im Hochlasttest

    G6 HV LiPo mit 40C-Rating

    von Modellbau Lindinger
    (leider nicht mehr lieferbar - 07/16)


    Gerd Giese

    Auf neue Hochvolt-LiPos, hier in der 4,35 V/Zelle-Ausführung, warten viele Modellbauer, gerade mit Blick auf die bewährte Tugend bezüglich Haltbarkeit. Bisher war das keine Domäne der HV-LiPos. Das soll sich mit der Hyperion G6-HV-Generation ändern. Bis zu siebenfacher Lebensdauer in Vergleich zu herkömmlichen LiPos lautet das verheißungsvolle Versprechen auf der Verpackung.
    Der Vorteil von HV-LiPos: Sie bieten deutlich mehr Kapazität und Lastspannung (im Volksmund: Druck) bei gleichem Gewicht gegenüber den Standard-LiPos der 4,2 V/Z-Generation!

    Zitat von Lindinger:
    "Hyperion investierte viel Zeit in Entwicklung und Erprobung der G6 HV-Serie und schuf so die weltweit leistungsstärksten, langlebigsten HV-Lithium-Packs. Der Hersteller nutzt bei den G6 eine einzigartige Hybrid-RS-Zellstruktur und strenge ISO 9001 Qualitätskontrollen, um bei jedem Paket die lange Lebensdauer und die geringsten Zellenabweichung bieten zu können, für die Hyperion bekannt ist."

    Solche Aussagen lassen aufhorchen. Die Leistungsfähigkeit und den Hochvolt-Nutzen werde ich testen. Auskunft über die Langzeithaltbarkeit (Zyklen) muss der anschließende Praxistest ergeben.

    Allgemein

    (Nachfolgend eine Bildergalerie, zum Vergrößern bitte anklicken)
    Ich erhielt je zwei Packs des gleichen Typs. Lindinger versicherte mir, dass die zum Test zugesandten Exemplare ausschließlich Serienzellen sind!
    Der Akku wird in einer stabilen Schachtel mit informativem Beipackzettel geliefert. Ein festes Kunststoffband umschließt und schützt diesen Akku. Die beiden Etikettenaufkleber enthalten alle wichtigen Lade-/Entladeinformationen in englischer Sprache. Die 2400 mAh/40C und 2800 mAh/40C Akkus sind mit einer XT60 Hochstrombuchse fertig konfektioniert .
    Vor den Messungen prüfe ich durch mehrere schonende Lade-/Entladezyklen Driftneigung und Nutzkapazität der einzelnen Packs. Gleichzeitig dienen sie dazu, die LiPos zu konditionieren. Einerseits um die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse zu steigern und andererseits, um die Zellen innerhalb des Packs "feinst" anzugleichen.
    Zum besseren Verständnis möchte ich auf meine Test-Modalitäten hinweisen: http://www.elektromodellflug.de/equipment-testinfo.html

    Nach dem Konditionieren wurden alle sechs HV-LiPos am Ladegerät mit 1C-Charge/5C-Discharge gemessen, um Fehler bzw. Exemplarstreuungen auszuschließen.
    Erfreuliches Ergebnis: Keiner der LiPos zeigte negative Auffälligkeiten, im Gegenteil. Bei den sechs Testexemplaren ist mir positiv aufgefallen, dass die Balanacer-Ports der Ladegeräte sehr wenig zu tun hatten. Als maximale Laderate gibt Lindinger 6C an!


    Äußerlichkeiten

    Das Design ist ansprechend. Die Zellen werden durch ein Kunststoffband an den Enden gut geschützt. Die Hochstromleitungen und Balancerkabel sind ausreichend lang. Das Hochstromkabel ist hochflexibel aber leider an der 3650 mAh/40C mit „nur“ 12 AWG (American Wire Gauge, ca.: 3,0 mm2) unterdimensioniert. Das mag für 2400 mAh/40C und 2800 mAh/40C noch ausreichend sein, ist aber für 3650 mAh/40C definitiv zu gering bemessen. Immerhin können laut Hinweis bei 40C (3,65 A * 40C) bis zu 146 A fließen. Hier wären 10 AWG (ca. 5 mm2) lastgerechter!
    Auch verstehe ich nicht, warum für die Balancerkabel derart einfache Litzen Verwendung finden, die dazu noch sehr biegesteif und nicht hitzebeständig sind. Derartige Kabel sind am scharfkantigen Kunststoffband stark bruchgefährdet und stellen so ein unnötiges Gefahrenpotential da (siehe Bild links)! Meine Empfehlung an Lindinger: Das i.L.d.S.(?) abzuändern, damit die Balancerkabel dem üblichen Standard entsprechen (hochflexible Silikonlitze).
    JST-XHR (JST ist der Hersteller, Typ XH, R ist die Kupplung) Balancerstecker halte ich für optimal, schon wegen ihrer Robustheit. Auffällig ist, wie leicht und kompakt dieser Zellentyp im Vergleich mit den Konkurrenten ist, bei gleicher Kapazität und C-Rate. Man kann von einem Mindergewicht/Volumen von >10 % sprechen. Das wird die Gewichtsfetischisten sehr freuen.


    Messergebnisse zum 25 C Standardlastdiagramm (25 Ci)

    Sehr positiv (auffällig) ist, dass diese Akkus eine extrem geringe Zellenstreuung aufweisen.
    Die Spannungsverläufe der Packs sind absolut deckungsgleich! Toll, diese Einheitlichkeit ist selten. Kein Pack zeigte eine höhere Spannungsdifferenz bzw. -drift als 0,1 V/Z (im Mittel ca. 0,07 V/Z) und das bei über 99 % DoD (Depth of Discharge -> Entladetiefe). Das Gleiche bei der Nutzkapazität, auch hier nur Positives. Alle Packs blieben (wohlgemerkt) unter Hochlast deutlich unter 1 % Kapazitätsverlust. Bis zu 5 % wären tolerabel – erstaunlich! Interessehalber habe ich die 2400 mAh/40C einmal nur "normal" bis 4,2 V/Z geladen und mit der mit 4,35 V/Z geladenen Zelle verglichen. Der Zugewinn an Spannung und Kapazität ist deutlich erkennbar, aber auch der Kapazitätsverlust, der hier knapp 15 % entspricht.

    Was zeigt das 25 Ci-Diagramm noch?

    Die Nutzkapazität, die, wie schon erwähnt, hier äußerst effizient ausfällt. Diese Akkus lassen sich ohne Einschränkungen, gerne Telemetrie überwacht, bis zu 80 % DoD ausnutzen.
    Die Spannungshöhe bzw. der -verlauf: Die mittlere Spannung ist, bedingt durch die HV-Technologie, natürlich höher als bei den üblichen 40 C Zellen. Die Lastspannung verläuft im Mittel um etwa 0,05 V höher, was viel ist und natürlich der HV-Technologie zuzuschreiben ist. Das wird in der Praxis deutlich zu merken sein! Bitte beim Wechsel zu diesem Zellentyp berücksichtigen, dass der Antrieb jetzt mehr Strom aufnimmt. Aber die Physik lässt sich nicht überlisten, was der Innenwiderstands-Kennwert (DC-Ri) klar widerspiegelt. Die Packs zeigen beim 25Ci Lastimpuls so tiefe Spannungseinbrüche, wie sie eben bei einer echten 35C oder 30C Zelle vorkämen und nicht wie bei einer typischen 40C Zelle (delta U: ~ 190 mV gegenüber diesen HV-LiPos von ~230 mV).
    Das ist an der Erwärmung der Packs gut zu erkennen. Je höher der DC-Ri, desto höher auch die Temperatur. Sie beträgt bei der 2400 mAh/40C- und 2800 mAh/40C-Zelle noch tolerierbare (um die) 60 °C. Während die 3650 mAh/40C-Zelle mit 66 °C/ 67 °C (ab 63 °C wird es kritisch bei HV-LiPos!) eine deutliche Überlastung zeigt.
    Auch bei einer Temperatur von 67 °C waren die beiden 3650 mAh/40C fest und zeigten keinerlei Neigungen zu "Rundungen" (wenn derartiges vorkäme, wären die meist reversibel)!

    Nach den Hochlastmessungen zeigten die sechs Samples beim C-Rating und der Nutzkapazität absolut stimmige Werte, deshalb das vorläufige Messergebnis:

    2400 mAh/40C -> 35C+
    2800 mAh/40C -> 35C
    3650 mAh/40C -> 30C


    Anmerkung

    Die Tendenz ist auch bei diesem Typ eindeutig: Je größer der Akku bei gleichen Typen, desto geringer die echte C-Rate (also Laststabilität). Das Abfallen im C-Rating, bei steigender Kapazität, ist normal. Die LiPos unterscheiden sich lediglich durch die Flächen der einzelnen Pole (Anode und Kathode), der Rest ist absolut identisch! Diesen Rückgang berücksichtigen die Hersteller leider nur selten (es hat den physikalischen Hintergrund, dass der Innenwiderstand eben nicht der Kapazität reziprok (umgekehrt proportional) folgt. Ideal wäre: Gleiche Akkus -> doppelte Kapazität -> halber Innenwiderstand -> dann gleiche C-Rate, was eben nicht der Fall ist.
    In Zahlen: Die 6,28 mΩ der 2400 mAh müssten dann bei einer 3650 mAh 4,13 mΩ ergeben, um ein gleiches C-Rating zu erhalten. Die Praxis zeigt aber „nur“ 4,9 mΩ!


    Messergebnis zum 40C Hochlastdiagramm (40Ci)

    Es soll die bisherigen Ergebnisse bestätigen und die Erkenntnisse daraus bekräftigen. Dazu musste stellvertretend die 4s-2800 mAh/40C herhalten.
    Das Impuls-Lastdiagramm, in dem nur die Lastimpulse der Höhe der max. Dauerlast C-Rate (40C = 112 A) entsprechen, bringt Licht ins Dunkel. Dieses Lastprofil simuliert schonender aber ebenso genau eine Dauerlast mit 40C. Geladen wurde mit 2C (5,6 A). Die leicht erhöhte Starttemperatur betrug 24 °C.

    Die Auswertekriterien:

    Der erste Lastimpuls darf nicht tiefer einbrechen als die folgenden Lastimpulse. Die Einbruchtiefe darf nicht unter 3,3 V/Z sinken. Die Temperatur sollte nach 99 % DoD nicht über 58 °C steigen.
    Nun zeigt sich die korrekte Spezifizierung als 35C Zelle, da sie zwar die Spannungskriterien einer 40C Zelle noch erfüllt, bei der Endtemperatur aber "Hilfe" ruft – ich werde mit 66 °C zu heiß. Wie erwähnt, es soll nur die Wahrheit zur Lastsituation aufzeigen, wie eine "echte" C-Rate auszusehen hat. Demnach erfüllt sie nicht die Spezifikation einer tatsächlichen 40C Zelle.


    Laderaten

    Die Frage ist, wie effizient setzt dieser HV LiPo-Typ Laderaten in Höhe von 3C bzw. 6C in eine echte Zeitersparnis um. Gestartet wurde immer ab 3,73 V/Z mit der 5s-3650 mAh/40C Zelle.

    Bisher war es so, dass man nicht sagen konnte: Doppelter Ladestrom => halbierte Ladezeit!
    Erklärung: Man verlagert die Ladung sehr schnell in die CV-Phase (spannungskonstant, mit kontinuierlicher Stromreduzierung), so dass sich der Ladezeitgewinn relativiert (nicht halbiert, wenn der Ladestrom verdoppelt wird).


    Ich war über die Erkenntnis erstaunt, dass diese HV-LiPos auch bei höheren Lade-C-Raten eine derart hohe Effizienz zeigten. Natürlich wurde anschließend die Entladekapazität bis zur Entladetiefe von 3,4 V/Z gemessen. Der Unterschied betrug lediglich 55 mAh zu Gunsten der mit 3C geladenen Zellen!


    Die Diagramme zeigen eine Ladung mit: (links) 6C (22 A) in 11:15 Minuten bis 35 °C zu (rechts) 3C (11 A) in 21:40 Minuten bis 28 °C.
    Ein super Ergebnis! Fast halbierte Ladezeit bei doppelter C-Rate! Das hätte ich in dieser Deutlichkeit nicht erwartet. Ein positiver Nebeneffekt bei der 6C Ladung: Die Erwärmung auf 35 °C macht die Zelle noch leistungsfähiger. Derart "gepusht", steigert sich die C-Rate bis zu 5C. So wird aus einer 35C dann eine echte 40C Zelle. Nur, kein Licht ohne Schatten. Die Endtemperatur wird beim Ausschöpfen der Lastgrenzen auch deutlich eher erreicht, also Vorsicht! Allgemein bekannt ist: Je höher die Laderate, desto niedriger die Lebenserwartung eines LiPos. Wie sehr dieser Effekt durch die erhöhte Temperatur kompensiert wird, weil der Entladestress aus Sicht des Akkus dadurch geringer ausfällt (Einbruchtiefen beim Lastimpuls), entzieht sich meinem Wissen - aber es wird mit Sicherheit einen ausgleichenden Effekt geben.
    Deshalb mein Rat: Vor Ort gerne mit mindestens 3C oder, wenn es sehr schnell gehen soll, 6C laden, sofern das Ladegerät dafür ausgelegt ist.


    Resümee

    Die 30C bis 35C LiPo-Klasse ist nach meiner Meinung die Universellste. Damit lassen sich fast alle Belange im Modellflugalltag ausreichend mit Energie versorgen. Nur eine kleine Klientel verlangt nach höheren C-Raten. Weitere Aspekte: Wenn es um Preis-/Leistungsverhältnis, Belastbarkeit, Einsatzspektrum und Gewicht geht, punktet dieser LiPo-Typ ebenfalls. Ich erinnere, "nur" echte 30C Dauerlastraten bedeuten: Einen Akku in 2 Minuten komplett entladen … wer macht das?
    Die Praxis pendelt sich bei etwa 4 bis 7 Minuten bei einer DoD-Rate von 70 % - 80 % ein! Das jetzt auf die C-Rate hochgerechnet, entspräche das noch nicht einmal einer 10C-Lastrate!
    Ich finde es klasse, dass mit Lindingers G6 HV-LiPos solide und qualitativ hochwertige LiPos (topp Selektierung) auf den Markt kommen und deren Aufkleber nur eine leichte Überzeichnung anzeigen. Die Messergebnisse enttarnen die 40C G6HV LiPos als 35C.
    Auch Gewicht und Volumen spielen eine Rolle, da diese Größen für viele mit kaufentscheidend sind.
    Da tummeln sich also 35C-LiPos in der untersten Gewichtsliga (Beispiel: 3s-2400 mAh wiegt nur 184 g - zum Vergleich würde das eine 2200 mAh/35C wiegen) und das bei deutlich höherer Spannungslage (im Volksmund: Druck). ... was will man mehr?
    Ein "unnötiges" Ärgernis bleibt. Lindinger müsste, wie oben bereits schon mal erwähnt, die unzeitgemäßen (steifen und hitzeempfindlichen) Balancerkabel und beim 3650 mAh/40 Pack die Hochstromkabel lastgerechter auf den heute üblichen Stand abändern.
    So präpariert, erhielte dieser G6-HV 40C Akkuytyp von mir eine uneingeschränkte Kaufempfehlung!

    Bezugsquelle: Modellbau Lindinger

    Stand: November 2015
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